城市化对北京气象站极端气温指数趋势变化的影响

利用5个乡村气象站和北京气象站(简称北京站)1960～2008年日最高、最低气温资料,比较分析了北京地区城市和乡村极端气温指数年、季节的时间变化以及城市化对北京站各极端气温指数趋势变化的影响.结果表明:1960～2008年北京站霜冻日数、冷夜日数、冷昼日数和平均日较差均显著减少,暖夜日数、暖昼日数、平均最高气温和平均最...     

全球陆地表面气温变化研究现状、问题和展望

气候变化模拟、预估、影响评价和适应行动,均需深入了解全球陆地及不同区域地面平均气温、极端气温变化的基本观测事实和精准时空规律。长期以来,近百年全球陆地表面气温序列的构建和分析主要由英国和美国少数几家研究机构垄断。这些机构研制的长序列全球陆地表面气温变化分析产品成为气候变化科学的基石。然而,现有全球陆地表面气温资料数据及分析结果还存在明显不足,其中突出的问题包括:1中国及周边国家、地区观测覆盖不充分,早期资料覆盖严重匮乏;2对城市化影响偏差重视不够,没有对其进行系统研究和订正。另一方面,我国气象部门目前已初步建立了全球陆地表面气温观测资料数据集,中国科学家也在城市化对地面气温趋势影响偏差评价和订正方面开展了系统研究。但迄今为止,我国还没有研制出高质量、覆盖全球各个大陆的地表气温资料数据集及其分析产品。如何完善业已建成的地表气温观测资料数据集,系统分析、评价全球陆地城镇观测站地面气温序列中的城市化影响性质和程度,发展客观的方法订正城市化影响偏差,建立中国自己的高质量全球陆地长序列地面气温资料数据集,构建和分析全球陆表平均和极端气温时间序列,监测和揭示全球陆地及不同区域地面气温变化的精细规律,已成为我国气候变化和全球变化科学的重要任务。     

河南省棉花的气候风险研究

地理过渡带附近的农业气候风险度对气候变化有较为敏感的响应。作者在前人对农作物适宜度研究的基础上，建立棉花气候适宜度模型和风险度指标，对河南省棉花气候风险度进行了深入的分析。研究发现．近40年米河南省棉花气候风险度有逐渐增加的趋势．其中降水量对气候风险度增加的作用最重要．而且气候适宜度及其变率对风险度的变化的影响在不同时期有不同的表现；风险度的增加速度有明显的区域差异性和过渡性．在东西方向上．东部平原区的风险度变化快于西部山区．其中黄淮平原中南部与伏牛山区的对比最为显著．在南北方向上．黄淮平原中南部到黄河中游谷地的快速增长带与黄河下游沿岸到中游北侧的低速增长带的对比特别明显．这主要是地形过渡带和气候过渡带作用的结果；风险度的变化过程也有明显的区域差异性．跳跃式变化是河南东部风险度变化中的重要特点．这种突变特点在南北方向上有明显的纬度差异性；在河南西部山地的风险度变化中，跳跃式变化很少见，尽管该区近40年棉花气候风险度的变化倾向仍为增加趋势．但自20世纪80年代末以来．风险度逐渐减小．     

作物气候风险研究:以河南省棉花为例

1 Introduction In the past 100 years the global temperature rose sharply due to the increase of greenhouse gas emissions into the atmosphere. The mean ground temperature rose by 0.5–0.6°C in the 20th century and 0.3–0.4°C in the last 20 years of the c…     

1951～2009年东亚地区日降水趋势特征分析

研究大陆或次大陆尺度日降水长期趋势变化规律,对于检测、理解区域气候和陆地水循环对全球气候变暖的响应特征十分重要。利用美国国家气候资料中心(NCDC)和中国基准气候站、基本气象站网降水观测资料,在对该站点资料进行基本质量控制基础上,选取东亚地区619个站1951～2009年日降水数据,按照百分位阈值对降水进行分级,共分为弱、中、强、极强4个级别,用经纬度网格面积加权平均方法构建区域平均的时间序列,分析了各类降水事件长期变化趋势的时空特征。结果表明:东亚地区近59年平均总降水量表现出不显著下降趋势,降水日数没有出现趋势性变化,平均日降水强度略有减小;区域平均的年降水量、降水日数和日降水强度在中国北方大部、蒙古东部、俄罗斯远东地区南部和日本列岛多呈减少趋势,而在俄罗斯中西伯利亚南部、朝鲜半岛南部和中国长江中下游流域一般表现为增加。从季节上看,近59年东亚区域平均的冬、春季降水量、降水日数和日降水强度均呈增加趋势,而夏、秋季一般呈减少趋势,仅夏季日降水强度略有增加。降水的年内分配出现均匀化趋势。从不同级别降水事件看,近59年来东亚区域平均的各级别降水量均为下降趋势,中降水、强降水和极强降水日数也呈现下降趋势,弱降水日数表现出较明显增加;仅有全区秋季强降水量、日数减少趋势和冬季中降水量、日数增加趋势通过了显著性水平检验。分析还发现,近30年(1980～2009年)东亚地区日降水趋势变化出现了新的特征,主要表现为大部分地区降水日数呈现增加,日降水强度减少,45°N以南多数台站降水量也增加,全区降水有向非极端化方向发展趋势。     

中国地面气温变化趋势中的城市化影响偏差

在中国大陆2300个气象台站网中遴选出138个参考站,对614个国家级气象站和138个参考站1961 2004年的月平均气温资料进行了非均一性检验和订正,利用REOF(旋转主分量)分析方法,按照气温变率空间相关特点将中国大陆划分为6大区域,并采用经纬度网格面积加权平均法分别建立了中国大陆及其6大区域平均的国家站和参考站的月、季、年地面气温时间序列,对国家站和参考站序列进行了对比分析。结果表明,由国家站资料建立的中国大陆年平均气温序列在44年间线性增温率为0.278 C/10 a,而由参考站资料建立的中国大陆年平均气温序列同期增温率为0.202℃/10 a。就中国大陆平均来说,1961 2004年国家级站城市化增温率为0.076 C/10 a,占全部增温率的27.33%。在6大区域中,除北疆区外,其他地区年平均城市化增温率均非常显著。其中城市化影响最大的地区是江淮区,年平均热岛增温率为0.086℃/10 a,其后依次为东北华北区、青藏高原区、华南区和西北区,年平均热岛增温率分别达到0.060、0.059、0.042和0.042℃/10 a。各区域年平均热岛增温贡献率由大到小排列依次为江淮区55.48%、青藏高原区23.23%、华南区23.20%、东北华北区15.35%、西北区13.73%、北疆区-1.57%。因此,中国大陆20世纪60年代初以来城市化造成的国家站地面气温增暖偏差非常显著,今后应予以订正,以便建立代表背景气候变化的区域平均气温序列。     

1951/1952～2004/2005年中国冬季降水变化研究

运用AREM模式对2005年5月31日发生在湖南新邵的一次特大暴雨天气过程进行模拟分析.利用模式输出的1 h基本物理量计算螺旋度,结果表明:螺旋度对特大暴雨的预报有指示意义,特大暴雨产生在低层正螺旋度中心与高层负螺旋度中心相配合的区域.在暴雨强盛期,螺旋度中低层最大正值位于750 hPa,最大负值位于450 hPa.比较新邵1 h实况降雨量和AREM模式模拟的降水值与相应时刻的螺旋度,发现5月31日19～22时之间的暴雨增幅最大,为172 mm/3 h,而螺旋度值也相应出现了最大的增幅20 m2/(s2·3 h),31日21～22时新邵暴雨出现峰值,但螺旋度却开始减小,此后两者又一致地逐渐减弱.     

1951／1952—2004／2005年中国冬季降水变化研究

以中国1960年前建站的595个气象台站1951／1952～2004／2005年冬季逐日降水资料为基础,采用面积加权平均法得到冬季全国和8个区（包括东北区、华北区、长江中下游、华南区、青藏高原、西南区、西北东部和西北西部）的平均降水日数距平与降水量标准化距平序列。通过对全国和区域平均距平序列以及全国各站的冬季降水日数和降水量的变化速率和趋势系数的分析,得出：近54年来中国冬季降水日数明显减少,降水量变化趋势不明显;东北区和西北东部的冬季降水日数减少趋势超过0．01显著性水平,而青藏高原降水量的增加趋势超过0．05显著性水平。     

城市化对石家庄站日气温变化的影响

利用1962—2011年逐日平均、最低和最高气温资料,对比分析了石家庄站和藁城站平均、最低和最高气温的概率分布特征.石家庄站是我国少有的自建站以来从未迁址的城市气象站,而附近的藁城站可近似看作乡村气象站.结果表明:城市化致使石家庄站1962—2011年平均、最低和最高气温的概率密度分布向高温方向偏移,其中对最低气温分布的影响尤其明显,对最高气温分布的影响很小;受城市化影响,石家庄站最低气温概率密度分布的高温部分增温比低温部分增温更加明显,最低气温分布形状更加扁平;相对于1962—1986年,1987—2011年石家庄站平均、最低和最高气温概率密度分布均向高温方向偏移,其中最低气温偏移最为明显,并导致1962—2011年整个分析时期最低气温分布出现非正态性;城市化对石家庄站气温分布的影响在冬、春季比夏、秋季更显著,最显著的城市化影响出现在冬季最低气温上;石家庄站基于最低气温的极端气温指数趋势受城市化影响严重,冷夜日数和暖夜日数的城市化影响分别为-1.13d/10a、1.48d/10a,但基于最高气温的冷昼和暖昼日数等极端气温指数变化趋势受城市化影响不明显.出现这种现象的主要原因是城市化对最低、最高气温分布的影响存在差异.     

国家基本/基准站地面气温资料城市化偏差订正

城市化偏差是中国地面气温观测记录中最大的系统性偏差,订正该偏差可为大尺度气候变化监测和研究提供准确的基础资料。论文介绍了用于单站地面月平均气温序列城市化偏差订正的一个方法,并利用该方法订正了685个国家基本/基准站1961—2015年地面年及月平均气温序列中的城市化偏差。采取自东往西迭代订正的方法,即从东往西逐经度订正,订正完的目标站也可作为参考站。首先,规定目标站的参考站在300 km范围内,并利用2站的去线性趋势年均气温的相关系数作为标准,规定相关系数最大且通过信度水平为0.005显著性检验的4个候选参考站作为该目标站的参考站;然后,对各个参考站年均气温与其对应目标站年均气温求相关,并以其平方为权重计算各参考站月和年均气温的平均值序列,即为各目标站年和月平均地面气温参考序列;其次,利用目标站气温序列趋势及其参考序列趋势之差作为总的订正值,订正目标站气温序列中包含的城市化偏差。较大的城市化偏差出现在华北地区、华中部分地区、东北北部、西南及西部部分地区,介于0.1~0.3 ℃/10 a;在中国西北部分地区、西藏西部及南部、东北南部、华南沿海、华东及华中个别站存在负偏差;对整个中国而言,相对城市化偏差为19.6%。以北京、武汉、银川、深圳作为华北、华中、西北和华南地区的大城市代表站,发现其在过去55 a的相对城市化偏差分别为67.0%、75.4%、32.7%和50.3%,与前人针对单站评估城市化影响的结果基本一致,说明论文的订正方法较为合理。论文介绍的城市化偏差订正方法,可用于订正中国等快速城市化地区地面气温观测资料的系统偏差,订正后的气温数据在很大程度上消除了城市化因素引起的不确定性。